接触角测量仪测试超亲水材料接触角的可靠方法

  超亲水材料对水的润湿性非常好,水滴在这种材料表面上极易铺展,接触角数值很小,称为极低接触角。水珠为什么可以再荷叶上滚动?荷叶为什么不沾水?那是因为莲叶具有疏水、不吸水的表面,落在叶面上的雨水会因表面张力的作用形成水珠,换言之,水与叶面的接触角会大于150度,只要叶面稍微倾斜,水珠就会滚离叶面。因此,即使经过一场倾盆大雨,莲叶的表面总是能保持干燥。

  在不少应用领域遇到的接触角的值会很低,或者要求其值越低越好。比如液晶屏和太阳能电池板的清洗工序就是这样一个比较典型的应用领域,通过对玻璃/金属等表面的清洗以去除上面的油脂等有机、低表面能的污染物,然后通过测量水滴在其上面的接触角来评估或确保清洗的效果。清洗后有机污染物去除的越彻底,材料表面越清洁则接触角数值越小。工艺上往往要求水滴的接触角小于10°甚至更低。

  多数情况下,当接触角低于约 15°时,测量难度将随着接触角角度的减小而急剧升高,准确性和可靠性下降;当接触角低于约 时,已几乎很难再得到有意义的结果。这是因为当接触角下降到这一范围时,液滴的侧面图像严重受到侧面光照和样品反光的影响,采用传统侧视成像的方法很难再获得准确的液滴边缘轮廓,这会直接影响接触角的拟合计算。为了解决极低接触角的测量问题,接触角测量仪引入了一种可靠的极低接触角测量方法:俯视成像测量方法。俯视测量法是通过从液滴正上方观测在固体表面上的液滴形状来获得液滴接触角的测量方法。

  接触角测量仪广泛应用于科研领域,如表面科学、材料科学、化学、生物工程等。此外,它还广泛应用于生产和质量控制领域,如涂料、油墨、化妆品、环保等领域。通过接触角测量,可以了解液体的润湿性能、表面张力、吸附性能等性质,为材料科学、化工等领域的研究和生产提供重要依据。

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